一种基于选择性循环虚拟映射的载波层叠PWM调制方法

摘要

一种基于选择性循环虚拟映射的载波层叠PWM调制方法，涉及用于模块化多电平变换器MMC的选择性循环虚拟映射的载波层叠调制法，本发明方法是在传统载波层叠循环映射平衡控制的基础上，通过建立虚拟子模块，然后根据控制系统反馈的桥臂电流方向以及实际子模块电容电压相互间的差异情况，通过选择性改变虚拟子模块与实际子模块驱动信号的循环映射关系，达到子模块电容电压的动态平衡目的。本发明调制方法可用于中高压、大功率场合的MMC的PWM信号调制以及电容电压的动态平衡控制。

主权项

一种选择性循环虚拟映射的载波层叠PWM调制方法，用于模块化多电平变换器，模块化多电平变换器以及级联H桥多电平变换器的桥臂均由包含开关器件以及电容在内的半桥串联构成，其特征是通过软件编程对调制过程进行控制，包括以下步骤：1）建立与实际子模块数量相同的虚拟子模块，利用载波层叠PWM调制方法对虚拟子模块进行PWM调制，产生各虚拟子模块相对应的虚拟调制信号；2）对于系统平衡对称的变换器，采用无差别循环映射建立虚拟子模块与实际子模块的循环映射对应关系，通过循环映射在各子模块间实现PWM信号无差别轮换，实现系统平衡对称条件下实际子模块的电容电压平衡控制，利用一个值为1～N的循环计数器指针来控制虚拟子模块与实际子模块之间映射次序，N为桥臂中的子模块数量，并将虚拟调制信号按照映射次序传输给实际子模块，实现对实际子模块的驱动输出；3）当变换器系统失去平衡对称，在步骤2）的基础上获取变换器实际子模块的电容电压反馈量，对所述反馈量进行排序，获得其中最大电压以及最小电压相对应的实际子模块编号，然后根据桥臂电流方向，进行选择性循环映射：设实际子模块的编号为1～N，虚拟子模块对应的编号为1’～N’，将编号1’与N’的虚拟子模块的虚拟调制信号分别映射到最大/最小电压相对应的实际子模块中去：电流i>0时，即电流对电容处于充电状态时，将虚拟子模块1’的驱动信号选择性地映射到电压最小值编号对应的实际子模块，实现多充电，而将虚拟子模块N’的驱动信号选择性映射到电压最大值编号对应的实际子模块，实现少充电；电流i<0时，相应的映射关系发生改变，将虚拟子模块1’的驱动信号选择性映射到电压最大值编号对应的实际子模块，实现多放电，而将虚拟子模块N’的驱动信号选择性地映射到电压最小值编号对应的实际子模块，实现少放电；除去电压最大/最小值相对应的实际子模块，剩下的实际子模块的驱动信号依然按步骤2）所述的无差别循环映射建立虚拟子模块与实际子模块的循环映射对应关系，根据所述选择性循环映射控制实际子模块的电容电压动态平衡，虚拟调制信号按照所述选择性循环映射传输给实际子模块，实现对实际子模块的驱动输出；4）实际子模块在虚拟调制信号的驱动下完成调制，输出调制后的信号。